[发明专利]一种中低分子量膦酸基减水剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种中低分子量膦酸基减水剂的制备方法及应用。本发明所述制备方法包括以下步骤：将环氧氯丙烷在非均相催化剂下与水进行开环反应得到3‑氯‑1,2‑丙二醇；以所述3‑氯‑1,2‑丙二醇为起始剂，在酸催化剂A下与环氧化合物进行开环缩合反应得到氯代聚醚；将所述氯代聚醚与多乙烯多胺反应，反应结束后多乙烯多胺中未反应的胺基与亚磷酸、甲醛、酸催化剂B在溶剂水为反应介质下进行亚磷酸化反应，反应完全后加入水和氢氧化钠水溶液中和稀释后得到中低分子量膦酸基减水剂。本发明反应条件简单易操作，得到的减水剂结构性能稳定；制得的减水剂具有很好的对水泥和掺合料的适应性和抗黏土性能及较好的缓凝保坍性能。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂制备领域，具体说是一种具有很好的抗黏土性、保坍性及对水泥骨料适应性好的低分子膦酸基减水剂。

技术背景

混凝土作为一种建筑材料被广泛应用于众多领域，随着混凝土的发展也促进了混凝土外加剂技术迅速发展，混凝土外加剂是现代混凝土中必不少的组分之一，是混凝土改性的一种重要方法和技术。常用的外加剂品种主要有减水剂、缓凝剂、引气剂、早强剂、防冻剂、膨胀剂等，而减水剂是其中最主要的组成部分。技术总是在不断进步，科技创新永无止境，减水剂经过几十年的发展，从最早的木质素磺酸盐普通减水剂，到以磺化三聚氰胺甲醛类和萘系等为代表的高效减水剂，再发展到现在应用广泛的性能更好的聚羧酸系高性能减水剂。

聚羧酸系减水剂优异的减水性能和良好坍落度保持能力移被业界广泛认可，越来越多城市的混凝土搅拌站也逐渐使用聚羧酸系减水剂。但是，由于受材料条件限制，各地的砂石资源逐渐劣化，特别是大中城市，有很多使用高含泥砂和尾矿砂以及二者的混合砂。而聚羧酸系减水剂在黏土矿物中具有强烈的吸附趋向，对骨料含泥量有极高的敏感度，这对混凝土运输、工作状态以及强度等带来很大影响。

目前市场使用的聚羧酸系减水剂虽然能够应付水泥、砂含泥波动，但通常采用超掺量和复配两者方法。采用这两者方法难免带来单方混凝土外加剂成本的增加和其他生产工艺的麻烦。如，通过超掺使混凝土初始严重离析来保证0.5h乃至1h后的施工状态；混凝土含气量高严重影响制品外观和后期强度；凝结时间过长等等。

为解决聚羧酸系减水剂的抗泥及和砂石骨料的相容性问题，工程技术人员和研究者基于研究理论从减水剂分子结构的层面上，引入具有高吸附性能的磷酸基团。磷酸基团与金属离子具有很好的络合能力，能与水泥中的钙离子形成络合物，加强了与水泥离子的吸附，减弱了减水剂与黏土的吸附，因此其具有较好的抗黏土性能。同时膦酸基与钙离子的络合，能延缓水泥水化，具有很好的缓凝保坍性。目前已有多篇专利公开了相关的具有磷酸基团或者亚磷酸基团的减水剂的制备方法。

发明专利CN105236806A公布了一种高适应性的磷酸基改性聚羧酸减水剂及制备方法。该专利中将不饱和磷酸单体与异戊烯醇聚氧乙烯醚、双氧水、丙烯酸、去离子水、还原剂、链转移剂等经过自由基聚合反应，得到磷酸基改性聚羧酸减水剂，该减水剂具有良好的抗硫酸根离子能力和抗泥能力。

发明专利CN106220791A采用无机磷酸盐做链转移剂，在聚羧酸分子链上引入磷酸基，减水率高，保坍性好，具有很好的抗硫酸盐能力和抗泥能力。

发明专利CN105504297A公布了一种聚乙烯亚胺结构的亚磷酸混凝土超塑化剂，此混凝土超塑化剂能有效的改善混凝土的流动性、保持混凝土的良好工作性能。

发明专利CN105271887A将萘磺酸盐和含磷酸基团的共聚单体与甲醛进行缩合，得到一种保坍型改性萘系减水剂。此发明解决了现有萘系减水剂坍落度经时损失快的性能缺陷，应用于混凝土中时，坍落度保持优异、减水性能高、且不影响混凝土的早期强度。